14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
1･1 生物の条件
植物は動かないので，動くものが生物ということはない．植物や魚のよう に体温が外気と同じ生物も多く，温かいことが生物の条件でもなさそうだ．
生物の体内では化学反応が起こっているが，化学反応は電池や実験室の試験 管の中でも起こる．
生物とはどのようなものを言うか？ ネズミはどんどん増える．実はこの
「自分自身で増える」性質が生物の特徴となっている．さらに増える前（親）
と後（子）を見ると，子は親と同じ形態や性質（両方合わせて 形質 という）
をもっている．この現象を「遺伝」というが，この性質も，生物の重要な 条件の一つである（注：後述するよ
うに，低い割合で変わり者も生まれ る）．第三に，どの生物も柔らかい という特徴をもつ．これは後述する ように，生物の体が柔らかな細胞か ら成り立っていることによる．つま り「自己増殖」「遺伝」「細胞」が生 物の条件である（図 1･1）．
1･1 柱の見本
生物の特徴は「自己増殖」 「遺伝」 「細胞」である．生まれてきた子は親と似るが，
これを遺伝という．生物は大きく原核生物，真核生物，古細菌に分けられ，いず
れも細胞からなる．細胞は細胞膜で囲まれており，内部の細胞質の中に核やミト
コンドリアなど，生命活動に必要な多くの構造物が含まれている．細胞の大部分
は水であるが，水には生命を支える物質としての，優れた特徴が備わっている．
乾いた種は何年間も保存できるので，無生物のようである．しかし，水や 栄養などの生育条件が揃うと発芽し成長するので，発芽前の種は休眠状態に あるといえる．寄生生物という，ほかの生物の栄養を吸い取って生きるもの がある（ヤドリギという植物や，吸血性のヒルなど）．しかしこれら生物も，
栄養が与えられれば自己増殖すると考えられ，いずれも生物の定義から外れ るものではない．
1･2 生物を分類してみよう 1･2･1 一般的な生物の分類
a. 五界説による分類： 感覚的に，生物の世界には動物界と植物界があるこ とがわかる．「動物」は口から食物を食べ，活発に移動できるものが多い．「植 物」は緑色の色素（葉緑素）をもって光合成（光があると，水と炭酸ガスか ら糖分を合成する）を行う．根から栄養分を吸収し，一般には，わずかに運 動することはあっても，移動しない．上の二つとは別に，自然界にはより単 純で小さな生物が数多く存在している．酵母（一般に酵母菌というもの），
カビ，キノコなどは「菌類」に分類され，アメーバやミドリムシなどの単一 細胞からなる生物群は，「原生生物」に分類される．これら生物は動物とも 植物とも言い難い．たとえば酵母はキノコと同類だが遺伝子は動物に近く，
ミドリムシは激しく動き口から餌を食べるが，葉緑素をもつ．単一細胞から なるもので，構造が最も簡単な生物は「細菌類（モネラ界）」に含まれる（大 腸菌や結核菌など）．生物を五つに分類するこの考え方を「五界説」という（注：
これ以外にも，いくつかの方法がある）．
b. 動物の分類：ヒト（生物学では人間をこうよぶ）は動物だが，分類的 にはどのような位置にあるのだろうか？ 動物界にはサンゴやミミズのよう な単純なものから，昆虫や貝のようなより複雑なものもある．最も進化した 動物は，背骨（脊椎）をもつが，脊椎動物の中には魚類，両生類（カエル，
イモリなど），は虫類（ヘビ，カメ，ワニなど），鳥類，そして母乳で子ども
を育てる哺乳類が含まれる．哺乳類が最も進化した動物と考えられ，ここに
はイヌやサルなどが入り，ヒトもこの仲間である．
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1･2･2 分子生物学は生物を三つに分類する 1
a. 生物の分類： 生物の分類は，ともすれば分類基準により変わってしまう．
分子生物学は生命現象の普遍性の解明を目標の一つとしており，より明確な 基準で生物を分類する必要があり，細胞内部の核が膜（核膜）で包まれてい るかどうかという分類基準が用いられる．核膜に包まれた核をもつものを 真 核生物 ，もたないものを 原核生物 という．原核生物には細菌類が含まれ，そ れ以外の生物はすべて真核生物に分類される（図 1･2）．
この分類法は生物の形や複雑性とは関係ない．真核生物は原核生物より 多くの遺伝子をもち，染色体は DNA にヒストンというタンパク質が結合し たクロマチンという構造をもつが（57 頁参照），原核生物の染色体は裸の
1･2 生物を分類してみよう
表 1･1 原核生物と真核生物の比較
原核生物 真核生物
核（核膜） ない ある
細胞小器官 ない ある
DNA の状態 裸の DNA タンパク質の結合したクロマチン 核相（遺伝子セット） 一倍体 二倍体（以上）
細胞分裂 無糸分裂 有糸分裂
遺伝子数 少ない（～ 4000） 多い（5000 ～ 3 万）
細胞数 単細胞 単～多細胞
DNA である（表 1･1）．遺伝子の発現様式やそれにかかわる調節機構は真核 生物の方がはるかに複雑である（5 章参照）．真核生物は有糸分裂（染色体 に細い繊維が付き，染色体を両端に引っ張る）という方法で分裂する．原核 生物は遺伝子を 1 組しかもたないが（一倍体），多くの真核生物は 2 組の遺 伝子をもつ（二倍体）．
b. 第三の生物： 原核生物様の形態や細胞をもつものの，遺伝子発現に関 する特徴が真核生物に似ている第三の生物群が発見され，古細菌として独立 の生物界に括られている（注：五界説では細菌類に入る）．古細菌の中には，
沸騰水中や毒性のあるイオウやメタンガスのある場所，さらには塩分の濃い ところでも生育できるものが含まれ，太古の地球に生息していた生物のなご りと考えられる（図 1･2）．
1･3 生物の基本単位「細胞」
1･3･1 生物は細胞からできている
生物の体はレゴブロックの人形のように，多数の小さなパーツからできて いる．パーツは目で見えないほど小さく，またいろいろな種類があり，さら にそれらがバラバラにならないように工夫されている．生物をつくるこの パーツを 細胞 （英語では cell〔小部屋〕）という．細胞は柔らかな袋のよう なもので，大きさはおよそ 10 ～ 200 マイクロメートル（μm: 1 マイクロメー トルは 1 ミリメートルの千分の 1）と小さい．
1 個の細胞からなる生物を単細胞生物，多くの細胞からなる生物を多細胞 生物という．われわれが普段目にする生物は後者で，単細胞生物（細菌類や 原生生物類）は肉眼では見えない．多細胞生物は数百～数 10 兆個の細胞か らなっている．
1･3･2 真核生物の細胞の構造
a. 細胞膜： 細胞の外側にある薄い膜で，脂質（油のこと）からできている．
油が主成分のために水を通さず，細胞の仕切りとして好都合である．水に溶
ける物質は簡単には細胞膜を通過できないが，外から必要な物質（栄養分と
しての糖やアミノ酸，ミネラル分，水など）を取り入れたり，外部の生物学
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 的刺激物質（ホルモンや増殖因子など）のシグナルを受け取るため，細胞膜 1
にはいくつものタンパク質が埋め込まれている．
b. 細胞質： 細胞内部のドロドロした物質を細胞質といい，たくさんの物 質が溶けている．ここにはリボソームという，タンパク質合成のためのごく 小さな粒子（複数の RNA とタンパク質からなる）が多数浮遊している．細 胞質の中には袋状の小さな構造物が何種類か含まれているが，それらを総称 して細胞小器官といい，以下のようなものがある（図 1･3）．
c. 核： 最も大きな細胞小器官で，細胞の中に一つだけある．細胞の種類に よらずその大きさは 10 マイクロメートル（前頁参照）とほぼ一定である．
内部に遺伝情報をもつ染色体を含む．
d. 小胞体：核の周辺に広がっている迷路のような袋状構造で，核から出 た物質やタンパク質の通路になる．リボソームが結合する場合もある．小胞 体がちぎれ，内部の物質が輸送されたり，細胞の外に出される現象もみられ る．
1･3 生物の基本単位「細胞」
e. ミトコンドリア： 細胞に多数存在し，酸素を使ってエネルギーをつくる．
f. その他： このほかにもいくつかの種類の細胞小器官（脂肪の燃焼〔分解 してエネルギーを得る〕にかかわる ペルオキシソーム ，物質を分解する リソ ソーム ，タンパク質の加工をする ゴルジ体 〔ゴルジ装置〕など）がある．袋 状構造ではないが，動物細胞にある 中心体 は，細胞分裂のときに染色体を引っ 張る繊維を束ねる中心となる．
1･3･3 細胞の運動
細胞質は均一な液状ではなく，局所的に物質が液体から固体に，あるいは その逆へと常に変化している．このため，細胞はその形を維持したり，変化 させたり，あるいは運動することができる．運動性は，リンパ球による異物 の呑込み（貪
どん食）や，癌
がんの転移にも関係する．
細胞内にはエネルギーを使って動くモータータンパク質（ミオシンなど）
がいくつも存在し，筋肉収縮運動や，細胞内で物質を動かす現象などにかか わる．顕微鏡で細胞を観察すると細胞質が動いている像が見えるが，この原 形質流動といわれる現象も（原形質＝細胞膜，細胞質，その内部の必須な細 胞小器官の総称）モータータンパク質によって起こる．
1･3･4 植物細胞
植物細胞は細胞膜の外側に丈夫な 細胞壁 をもつ．このため，細胞自体が動 物細胞にくらべて頑丈にできているが，これは体を支えるために必要なこと である（注：動物にはある骨をもっていないため）．植物の葉は緑色をして いるが，これは細胞が葉緑素を含む特別の細胞小器官である葉緑体をもつた めである．
1･3･5 細胞の形や機能の多様性
多細胞生物をつくる細胞は，大きさ，形，機能が多様である．細胞の大き さは，赤血球のように 10 マイクロメートル ( μm) のものから卵（卵子）の ように大きなものまである（例：ダチョウ卵の細胞は数 cm〔卵黄の部分〕）
（図 1･4）．神経細胞では，神経繊維が 1m に及ぶものもある．細胞の形もさ まざまで，筋肉細胞のように細長いものから皮膚の細胞のように扁平なもの，
あるいは腸の細胞のように毛（絨
じゅう毛）をもつものなどがある．細胞の形は機
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
能に関連し，骨や毛も細胞からできている．生存とは直接関係ないが，細胞 が特定の物質を蓄える場合がある．代表的なものとして，色素，デンプン（植 物の場合），脂肪，カルシウム（骨細胞），ヘモグロビン〔血の赤い色〕（赤 血球），沃
よう素／ヨード（甲状腺）がある．
1･3･6 多細胞生物の特徴：組織と器官
多細胞生物をつくっている細胞は一定のまとまりをもっており，同質の細 胞が集まっている状態を組織という（例：表皮，筋肉，葉）．組織中の一つ 一つの細胞は互いに接着していて，バラバラにはならないが，これは細胞に は細胞を認識し，同じ細胞であれば互いに結合し合うという性質があるため である（注：細胞表面の特殊なタンパク質の働きによる）．組織がいくつか 集まって一つのまとまった働きをもつものを器官という（例：肺と気管は呼 吸器官であり，筋肉と骨は運動器官をなし，消化器官は口／胃／腸などから なり，花びら／おしべ／めしべ／がくは集まって植物の生殖器官をなしてい る）．
1･3 生物の基本単位「細胞」
1･3･7 細菌の細胞
原核生物である細菌の内部は，細胞質にリボソームが浮遊しているといっ た簡単な状態で，細胞小器官は存在しない．染色体（この場合は裸の DNA）
はまとまって存在しているが，それを包む核膜はない．細胞の強度を保つた め，細胞膜の周辺には細胞壁という固い構造がある（植物の細胞壁とは成分 が異なる）．種類によっては付着のための 繊
せん毛 や，遊泳のための 鞭
べん毛 をもつ．
1･4 生物と水
生命は水の中から生まれたため，生物と水との関係は非常に深い．生物／
細胞の約 70％は水である．水は小さな物質の割には蒸発しにくく，細胞か ら失われにくい．また，温まりにくいが冷めにくいため，体温を保つのに有 利であり，さらに，いろいろな物質を溶かすことができる．
細胞中の水には少量の塩分などが含まれているが，この量（食塩に換算し て 0.9％）は海水よりは少なく，真水よりは多い．体液（血液など）の塩分 濃度も，細胞内のそれと同じになるようにホルモンなどで調節されており，
塩分調節が狂うといろいろな病気（高血圧症，腎臓病，むくみ）の原因となる．
細胞内共生説：真核細胞の中に原核生物がいる？
真核生物が生まれた経緯についての学説で，まず原始生物から古細菌と原
核生物が生まれ，次に古細菌の内部に原核生物（細菌）が入り込み，その結
果 共生関係ができ上がったという説である．この際入り込んだ細菌は，酸
素を使って呼吸する種類であり，これがミトコンドリアになったと考えられ
る．さらに，そこに光合成細菌が入り，葉緑体となって植物が生まれたと考
えられる．この説は，ミトコンドリアや葉緑体が自前の DNA をもち，その
遺伝子の使い方が細菌に近いため，恐らく正しいと考えられている．これら
の細胞小器官は細胞質内で増えるが，独立しては生存できず，生物とはみな
されない．
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 海水魚は塩分を常に排出し，逆に淡水魚は塩分を積極的に取り入れている． 1
酸っぱいという性質は酸性といい（酢やレモン．これを pH が低いという），
逆の性質をアルカリ性という（石灰水など．これを pH が高いという）．中 間の場合は中性という．純粋な水は中性である．生物体内は中性に維持され ており，極端な酸性やアルカリ性の中で生きることはできない．ただ胃（酸 性）や十二指腸（アルカリ性）のように，部分的には中性でないところもある．
分子生物学で使われる生物
分子生物学は，基本的に生命活動の原理の解明を目指すため，生物材料と しては，研究しようとする性質をもつことはもちろんだが，遺伝子情報が多 くて扱い易く，よく増えるものが適している．増殖速度，すなわち 2 倍に なる時間（これを世代時間という）は短いほどよく，変異体の得やすさに直 結する．よく使われる生物としては，大腸菌，酵母，ショウジョウバエ，シ ロイヌナズナ（ダイコンに近縁の植物），マウスなどがある．組織から細胞 をバラバラにして取り出し，それを試験管の中で培養する「細胞培養」は，
世代時間を大幅に短縮できる．
1･4 生物と水
生物を二つに大別する場合，分類の基準にするものと，大別され たそれぞれの名称を答えなさい．結核菌，酵母（菌），ジュズモ（光 合成細菌の一種），マリモ（水草の一種），アオカビはそれぞれどち らに分類されるか．
演 習
2･1 物質の単位「分子」
2･1･1 元素と原子
すべての物質は約 110 種類の 元素 （例：酸素，銅，ウラン）を基本単位 として成り立っている．元素の実体は原子という小さな粒子（100 億分の 1 メートル程度）である．原子は陽子，中性子，電子という，さらに小さな共 通の素粒子からできている（図 2･1）．電子はマイナスの電気をもつが，軽 いため，原子から容易に出入りする．陽子はプラスの電気をもつ．通常は電 子と陽子の数が等しく，原子は電気的に中性である．元素の種類は陽子の数 で決まる（例：水素＝ 1，酸素＝ 8）．
2･1･2 原子が電気の性質を帯びることが化学反応の原動力
原子から電子が出たり（電気的にプラスになる）入ったり（マイナスになる）
することで，原子は電気を帯びたイオンとなる（イオン＝電気を帯びた原子 あるいは分子）．同じ電気は反発し，異なる電気は引き合う（図 2･1）．物質 が化学反応する（結合や解離）ことは，これら電気を帯びた原子の相互作用 にほかならない．
物質の基本単位は種々の原子が結合した分子である．生物はたくさんの分子を
もつが，その中心は炭素を含む有機物で，糖，脂質，タンパク質，そして核酸と
いった種類がある．タンパク質や核酸は単位となる分子が多数結合した巨大な分
子で，核酸の一つ「DNA」には遺伝情報が保存されている．生物体内で起こる化
学反応「代謝」は酵素の働きで常温でもスムースに進む．生物は呼吸によって得
たエネルギーで高エネルギー物質 ATP をつくり，さまざまな生命活動に利用する．
